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风荷载标准值的计算

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风荷载标准值的计算
中国建筑标准设计研究所刘达民
1．概况建筑结构荷载规范GB50009-2001是最新版本代替了GBJ9-87，从2002年3月1日起施行。

风荷载属于基础性标准，只有50年的实测数据。

风荷载计算，第与黑体字属强制性条文，必须执行。

风荷载对门、窗、幕墙而言是主要荷载，其破坏作用较大，属矛盾的主要方面。

建筑结构荷载规范中风荷载虽公式未变，但参数、取值有所变化。

修改后的规范更合理，计算简化，与国际上的做法接近。

门、窗、幕墙产品测试中的P3与Wk是对应关系。

2．新老规范差异风荷载部分主要差异有：a）把主体结构与围护结构区别对待。

其中阵风系数与体型系数在取值上有区别。

b）基本风压的调整由原来30年一遇改为50年一遇，提高10%左右，但地点不同，有所区别；起点由原来改为，内陆地区变化不大，但沿海地区较大；c）规范中同时提供667个城市地区的参数可直接选用，个别仍有例外d）围护结构可仍按50年选取，专业规范另有规定的除外，例JGJ113要加大10%等。

e）高度系数作了调整由原来A、B、C三类调为A、B、C、D四类，与国际上划分一致。

A、B类与原来一样，但C类稍有降低，D类为新增加。

将A、B、C、D四类数据化：即当拟建房2km为半径的迎风半径影响范围内的房屋高度和密集度区分。

取该地区主导风和最大风向为准。

以建筑物平均高度来划分地面粗糙度。

当≥18M为D类；9M<≤18M为C类；<9M为B类；对山坡、山峰给出了计算公式。

f）体型系数作了调整增加了灵活性：即①可借鉴有关资料②宜作风洞③应作风洞④可直接采用。

g）第条专对围护结构而言的（1）外表面正压区：按表采用
负压区：对墙面，取－；对墙角边，取－；对坡度>10°的屋脊部位，取－；对檐口、雨棚、遮阳板，取－。

注：屋面、墙角边的划分：作用宽度，作用高度，起点应大于。

（2）内表面对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取－或。

第条还指出群体效应，要求体型系数要乘以相互干扰增大系数。

详见《工程抗风设计计算手册》的规定h）增加阵风系数（即瞬时风压）属新增加项目，且已计算完成，可直接采用。

过去是定数，现为变数，且不可混用。

3.风荷载标准值计算a）根据GB50009-2001的规定，可以区分为标准型与非标准型二大类：非标准型，即山坡、海岛、群体效应和需调查等状态而言。

公式Wk=βɡzμsμzW0式中，Wk——风荷载标准值 kPa（kN/㎡）μs ——体型系数※正压区，按条规定，可风洞试验结果，也可按表条取，最不利表面+－=+ ※负压区，按条规定有墙面，取－+（－）=－墙角，取－+（—）=－
屋脊，取－+（—）=－檐口，雨棚，遮阳板，取－+（－）=－μz ——高度系数：可查表规定，也可自行计算。

计算时按，W0——基本风压 kPa（kN/㎡）※可从附图或附表D4中查到。

b）计算实例例，北京市有一幢100M高建筑物，求风荷载标准值。

注：未交待型体、具体地点、风洞试验、群体干扰等情况。

解一、公式Wk=βɡzμsμzW0式中参数选取：βɡz——查表为A—，B—，C—；D—；μs——取正压区为+－=+ 取负压区为－+（－）=－μz——查表为A—，B—，C—，D—；W0——查表为50年一遇。

代入型式计算：Wk-A类=× ××= kPa 提高46% Wk-B类=× ××= kPa 提高30% Wk-C类=× ××= kPa 提高18% Wk-D类=× ××= kPa 以此为100% 解二、按JGJ102-96规定计算，且采用GBJ9-87规定公式，Wk=βzμsμzW0式中，βz——规定取μs——规定取±μz——规定取A—，B—，C—。

W0——取代入公式计算，Wk-A类=×±××=± kPa Wk-B类=×±××=± kPa Wk-C 类=×±××=± kPa分析：两者比较，计算出入不大。

4．注意事项a）新老规范不能混用，虽然公式未变化，参数有出入。

b）圆弧型建筑物，负压区最大可达－，如按条规定最大为－，有待探讨。

c）建筑年限也有不同GB50009规定为：10年、50年、100年。

GB50068规定为：5年、25年、50年、100年，且是强制性条文，使用时应注意。

d）风荷载计算当高度>300M时没有参数，高层应注意，双方协商。

e）当高楼林立时，风荷载标准值计算应考虑群体干扰因素。

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风荷载计算

风荷载计算

风荷载计算(总7页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除4.2风荷载当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑物所受的风荷载。

4.2.1单位面积上的风荷载标准值?建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以及高层建结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。

?垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值按下式计算：式中：1.基本风压值Wo?按当地空旷平坦地面上10米高度处10分钟平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇的最大值确定的风速V0(m/s)按公式确定。

但不得小于0.3kN/m2。

对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压采用100年重现期的风压值；对风荷载是否敏感，主要与高层建筑的自振特性有关，目前还没有实用的标准。

一般当房屋高度大于60米时，采用100年一遇风压。

《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）给出全国各个地方的设计基本风压。

2.风压高度变化系数μz《荷载规范》把地面粗糙度分为A、B、C、D四类。

A类：指近海海面、海岸、湖岸、海岛及沙漠地区；B类：指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的城镇及城市郊区；C类：指有密集建筑群的城市市区；D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；风荷载高度变化系数μz计算公式A类地区=1.379(z/10)0.24B类地区= (z/10)0.32C类地区=0.616(z/10)0.44D类地区=0.318(z/10)0.6位于山峰和山坡地的高层建筑，其风压高度系数还要进行修正，可查阅《荷载规范》。

3.风载体型系数μs风荷载体型系数是指建筑物表面实际风压与基本风压的比值，它表示不同体型建筑物表面风力的大小。

一般取决于建筑建筑物的平面形状等。

计算主体结构的风荷载效应时风荷载体型系数可按书中P57表4.2－2确定各个表面的风载体型系数或由风试验确定。

风荷载计算办法与步骤

风荷载计算办法与步骤

12风荷载当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑物所受的风荷载。

2.1风向垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值（基本风压50年一遇³，单位为kN/m2。

也可以用公式计算基本风压的数值，也不得小于0.3kN/m2。

2.2.32.2.4风压高度变化系数风压高度变化系数在同一高度，不同地面粗糙程度也是不一样的。

规范以B类地面粗糙程度作为标准地貌，给出计算公式。

2.2.6风荷载体形系数1）单体风压体形系数（1）圆形平面；（2）正多边形及截角三角平面，n为多边形边数；（3）高宽比的矩形、方形、十字形平面；（4）V形、Y形、L形、弧形、槽形、双十字形、井字形、高宽比的十字形、高宽比，长宽比的矩形、鼓形平面；（5）未述事项详见相应规范。

2）群体风压体形系数檐口、雨棚、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，不宜小于米且高宽比的房屋，以及自振周期虑脉动风压对结构发生顺向风振的影响。

且可忽略扭转的可按下式计算：○1g为峰值因子，去g=2.50；为10米高度名义湍流强度，取值如下：○2R为脉动风荷载的共振分量因子，计算方法如下：为结构阻尼比，对钢筋混凝土及砌体结构可取；为地面粗糙修正系数，取值如下：可以由结构动力学计算确定，对于较规则的高层建筑也可采用下列公式近似计算：○3脉动风荷载的背景分量因子，对于体型和质量沿高度均匀分布的高层建筑，计算方法如下：、为系数，按下表取值：为结构第一阶振型系数，可由结构动力学确定，对于迎风面宽度较大的高层建筑，当剪力墙和框架均其主要作用时，振型系数查下表，其中H为结构总高度，结构总高度小于等于梯度≤2H，H为结构总高度，结构总高度小于等于梯度风高度。

【精品文档类】风荷载计算规律及公式

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第二部分 风荷载计算一：风荷载作用下框架的弯矩计算（1）风荷载标准值计算公式：0k z s z W w βμμ=⋅⋅⋅ 其中k W 为垂直于建筑物单位面积上的风荷载标准值z β为z 高度上的风振系数，取 1.00z β= z μ为z 高度处的风压高度变化系数 s μ为风荷载体型系数，取 1.30s μ= 0w 为攀枝花基本风压，取00.40w =该多层办公楼建筑物属于C 类，位于密集建筑群的攀枝花市区。

（2）确定各系数数值因结构高度19.830H m m =<，高宽比19.81.375 1.514.4HB==<，应采用风振系数z β来考虑风压脉动的影响。

该建筑物结构平面为矩形， 1.30s μ=，由《建筑结构荷载规范》第3.7查表得0.8s μ=（迎风面）0.5s μ=-（背风面），风压高度变化系数z μ可根据各楼层标高处的高度确定，由表4-4查得标准高度处的z μ值，再用线性插值法求得所求各楼层高度的z μ值。

层数()i H m z μ z β1()/q z KN m 2()/q z KN m7女儿墙底部 17.50.79 1.00 2.370 1.480 6 16.5 0.77 1.00 2.306 1.441 5 13.2 0.74 1.00 2.216 1.385 4 9.9 0.74 1.00 2.216 1.385 3 6.6 0.74 1.00 2.216 1.385 2 3.3 0.74 1.00 2.216 1.385 1 -3.3 0.00 0.00 0.000 0.000（3）计算各楼层标高处的风荷载z 。

攀枝花基本风压取00.40/w KN mm =，取②轴横向框架梁，其负荷宽度为7.2m,由0k z s z W w βμμ=⋅⋅⋅得沿房屋高度分布风荷载标准值。

7.20.4 2.88z z s z z s z q βμμβμμ=⨯=，根据各楼层标高处的高度i H ，查得z μ代入上式，可得各楼层标高处的()q z 见表。

计算风荷载标准值Wk[2]

计算风荷载标准值Wk[2]

计算风荷载标准值Wk=βzμsμz w0
式中：Wk——风载荷标准值（KN/m2）;
βz ——高度z处的风振系数；鉴于在田野树丛中，此值取1.0；
μs——风载荷体型系数；鉴于在田野树丛中，此值取1.0；
μz ————风压高度变化系数；鉴于在田野树丛中，此值取1.0；
w0 ————基本风压（KN/m2）；查北京市50年不遇大风（大于8级）的气象和最大风速资料，风载荷值取0.45 KN/m2 ；
为便于简化计算，将杀虫灯分为4个部分，即太阳能板、杀虫灯、灯杆和基础。

其中太阳能板、杀虫灯、灯杆为承风部位，基础为平衡部分。

1.太阳能板：承风面积S1=0.81m*0.51m*COS40º=0.316m2;
承风阻力P1=0.316m2*0.45 KN/m2 =0.14212KN；
倾翻力矩M1=H1P1=2.65m*0.1422KN=0.37712KN.m；
同理可算：2.杀虫灯部位M2= H2P2=2.2m*0.036KN=0.08KN.m ;
3.灯杆部位M3= H3P3=1.0m*0.144KN=0.144KN.m ;
综上所述，50年不遇的大风产生最大的倾翻力矩为
∑M=M1+M2+M3=0.6 KN.m ;
而杀虫灯底盘用3-M12地脚螺栓固定在混凝土基础上。

混凝土基础的几何尺寸为0.53m*0.53m，高0.6m；混凝土的密度为1.8-2.45；（式中取2.1）即混凝土基础的重量为G=3.54KN；其倾翻阻力矩为
M阻=G*B/2=3.54KN*0.265m=0.938KN.m
经计算，M阻>∑M，故满足要求。

即该基础能够在50年不遇的强风时，不倾翻。